海水基植物胶压裂液体系快速制备及性能评价

海水基植物胶压裂液体系快速制备及性能评价
海水基植物胶压裂液体系快速制备及性能评价

第28卷第6期 中国海上油气Vol.28 No.6 2016 年 12 月CHINA OFFSHORE OIL AND GAS Dec.2016

文章编号:1673-1506(2016)06-0095-04 D^OI:10. 11935/j. issn. 1673-1506. 2016. 06. 016海水基植物胶压裂液体系快速制备及性能评价$张大年1赵崇镇2范凌霄3张锁兵3赵梦云3苏长明3 2中国石油勘探开发研究院北京100083; 2.中国石油化工股份有限公司油田勘探开发事业部北京11728;

3.中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院北京1083)

张大年,赵崇镇,范凌霄,等.海水基植物胶压裂液体系快速制备及性能评价[J].中国海上油气,20,28(695-98.

Zhang Danian?Zhao Chongzhen? Fan Lingxiao?et al. Rapid preparation and performance evaluation of a seawater-based vegetable gum fracturing liquid[J]. China Offshore Oil and Gas,2016,28(6) : 95-98.

摘要针对海上压裂施工利用海水在线快速混配的需求,研究了海水作为配液用水对稠化剂溶胀和交联 反应的影响,研制了液体植物肢稠化剂、有机硼交联剂C Y S-4,进而研制了耐温达1T C的海水基压裂液体 系。实验性能评价结果表明,所研制的海水基植物肢压裂液体系具有良好的耐高温性、破肢性、抗滤失性,可满足1T C以内海水基快速配制压裂施工要求,具有良好的应用推广价值。

关键词海水基植物肢压裂液;速混配;能评价

中图分类号:T E357. 1文献标识码:A

Rapid preparation and performance evaluation of a seawater-based

vegetable gum fracturing liquid

Z h a n g D a n ia n1Z h a o C h o n g z h e n2F a n L in g x ia o3Z h a n g S u o b in g3Z h a o M e n g y u n3S u C h a n g m in g3

(1. Research Institute o f Petroleum. E xploration and D evelopm ent,B e i j i n g H08,China ;2. Sinopec Petroleum.

E xploration and Production Research D iv isio n,B e i j n g100728, 3.

Production Research In stitu te,B eijin g1000S3,China)

A b s t r a c t:A c c o r d in g t o th e r e q u ir e m e n t o f r a p id f l u i d p r e p a r a tio n w i t h s e a w a te r f o r o ffs h o r e f r a c t u r i n g,w e h a v e a n a ly z e d th e in flu e n c e s o f s e a w a te r,as th e m a k e-u p w a t e r,o n s w e llin g a n d c r o s s-lin k in g r e a c tio n o f t h ic k e n in g a g e n t s,d e v e lo p e d a liq u id v e g e ta b le g u m t h ic k e n in g a g e n t a n d a n o r g a n ic b o r a te c r o s s-lin k e r C Y S-4,a n d f u r t h e r d e v e lo p e d a s e a w a te r-b a s e d f r a c t u r in g f l u i d s y s te m w h ic h w it h s t a n d s te m p e r a tu r e s u p t o 160 C.E v a lu a t io n r e s u lt s f r o m la b e x p e r im e n ts in d ic a te t h a t th e s e a w a te r-b a s e d v e g e ta b le g u m f r a c t u-r in g liq u id s y s te m p o s s e s s e s p r o p e r tie s o f h ig h te m p e r a tu r e r e s is ta n c e,e a s in e s s in g e l b r e a k in g a n d lo w f i l-t r a t i o n,h e n c e c a n s a t is f y th e o p e r a tio n r e q u ir e m e n t o f r a p id p r e p a r a tio n o f th e f r a c t u r in g f l u i d u n d e r t e m-p e r a tu r e s u p t o 160 C,a n d h a s a p r o m is in g d is s e m in a tio n p o t e n t ia l.

K e y w o r d s:s e a w a te r-b a s e d v e g e ta b le g u m f r a c t u r in g l i q u i d;r a p id p r e p a r a t io n;p e r fo r m a n c e e v a lu a tio n

$十二五”国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”课题“中西部地区碎屑岩储层预测、保护与改造技术(编号:2011ZX05002- 005)”部分研究成果。

第-作者筒介:张大年,男,2012年毕业于俄罗斯国立古博金石油和天然气大学油田化学专业,获博士学位,主要从事压裂酸化和提髙采收率技术研究。地址:北京市海淀区2号(邮编:100083)。E-mail: Zn_bc@https://www.360docs.net/doc/c211906569.html,。

一种海水基压裂液体系的研究_刘刚芝

【理论研究与应用技术】 一种海水基压裂液体系的研究 刘刚芝1, 王杏尊1, 鲍文辉1, 李秋月2 (1.中海油田服务股份有限公司,天津;2.渤海钻探井下作业分公司,河北任丘) 刘刚芝等.一种海水基压裂液体系的研究[J].钻井液与完井液,2013,30(3):73-75. 摘要 通过室内实验研发出一种海水基压裂液体系的关键添加剂——耐盐稠化剂、胶液保护剂、螯合调节剂,优化出了耐高矿化度、黏度高、残渣低、地层伤害低的海水基压裂液体系。对海水基压裂液体系的性能评价结果表明,该体系耐温达到120 ℃,交联时间为2~5 min可调,残渣含量为318 mg/L,岩心伤害率为24.85%,破胶液表面张力为26.5 mN/m,界面张力为1.76 mN/m,达到了现场应用的要求。 关键词 海水基压裂液;耐盐稠化剂;螯合调节剂;性能评价 中图分类号:TE357.12 文献标识码:A 文章编号:1001-5620(2013)03-0073-03 压裂液是压裂施工的工作液,在陆地油田应用压裂技术开发了大量的低渗透油田,但是在海洋采用压裂技术开发低渗油气田才刚刚开始,如沿用陆地的淡水压裂液进行施工,受作业载体、液体储存空间、淡水运输的限制,压裂施工规模受到很大限制,如果天气不好,淡水供给不能保证,严重影响作业周期,增加成本投入。因此,亟需研究出海水基压裂液体系。据文献调研,国外海水基压裂液体系主要为黏弹性表面活性剂体系和低温硼交联压裂液体系,主要应用于疏松砂岩压裂防砂和低渗水平井分段压裂中,耐温达93 ℃[1];中国海水基压裂液体系主要为黏弹性表面活性剂体系[2],耐温达90 ℃。笔者研究出了一种海水基压裂液体系,其耐温达120 ℃,可以用过滤海水进行配制,压裂液体系耐高矿化度、黏度高、残渣低,储层伤害小,为克服海上压裂施工对淡水的依赖、降低海上压裂施工的成本,扩大海上压裂施工规模提供了技术支持。 1 研究难点 海水中含有大量无机盐,这些无机盐会影响瓜胶的水化和增黏、pH值的控制和导致沉淀的生成。海水的矿化度非常高,达到30 000~40 000 mg/L 左右,海水中复杂离子元素的存在使常规高分子稠化剂在水化溶解的过程中,受到影响而造成溶解不完全,甚至是不溶。海水中含有大量的有机质和腐生菌,使植物胶稠化剂在配制、放置过程中,很容易受微生物的腐蚀而变质,这对海水基压裂液的防腐提出了更高的要求。常规瓜胶压裂液为碱性体系,容易与海水中的离子形成沉淀,造成储层污染。因此,对海水基压裂液体系,需要开发特殊的耐盐稠化剂、胶液保护剂和螯合调节剂,使压裂液体系耐盐性能、防腐性能、储层保护性能满足施工要求。 2 关键添加剂的研发 2.1 稠化剂 水基压裂液分为天然聚合物压裂液、人工合成聚合物压裂液、表面活性剂压裂液及复合型压裂液等几类。表面活性剂压裂液是靠特殊表面活性剂自身的低临界胶束浓度,使其易在反离子作用下形成可相互缠绕的长棒状胶束集合体而起到增黏作用的,但是胶束的形成受温度的影响很大,在高温下,表面活性剂的临界胶束浓度很大,不利于胶束集合 基金项目:中海油田服务股份有限公司项目“海上低渗透储层改造技术研究”(E-23137005)资助。 第一作者简介:刘刚芝,高级工程师,1984年毕业于华东石油学院机械系矿机专业,现为中海油田服务股份有限公司油田生产事业部副总经理。地址:天津市塘沽区营口道938号天津科技大学2号楼202室;邮政编码 300450;电话(022)66907928;E-mail:liugz@https://www.360docs.net/doc/c211906569.html,。

水力压裂安全技术要求

水力压裂安全技术要求 SY/T6566-2003 国家经济贸易委员会2003-03-18批准 2003-08-01实施 前言 本标准由石油工业安全专业标准化技术委员会提出并归口。 本标准起草单位:吉林石油集团有限责任公司质量安全环保部、井下作业工程公司。 本标准主要起草人:宋泽明、宫长利、朱占华、毛杰民、付新冬、崔伟。 引言 水力压裂施工是油田开发、评价和增产的重要技术措施,也是一项风险较大的作业。由于压裂施工应用高压技术,野外作业,流动性大,涉及其它相关作业,经常接触石油、天然气等易燃易爆和其它有毒有害物质,易发生人员伤亡、环境污染等事故。为加强井下压裂施工安全管理,规范操作,搞好全过程施工作业,最大限度地避免发生事故,促进油田开发,提高经济效益,特制定本标准。 1 范围 本标准规定了水力压裂安全施工方法和技术要求。 本标准适用于水力压裂及相关施工作业。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。 GB 150 钢制压力容器 SY 5727 井下作业井场用电安全要求 SY/T 5836 中深井压裂设计施工方法 SY 5858 石油企业工业动火安全规程 SY/T 6194 套管和油管 SY 6355 石油天然气生产专用安全标志 3 压裂选井和设计及施工队伍要求 3.1 压裂选井和设计应按SY/T 5836执行,并符合下列安全要求: a)套管升高短节组配与油层套管材质、壁厚相符; b)使用无毒或低毒物质; c)下井工具、连接方式应能保证正常压裂施工,并有利于压裂前后的其它作业; d)通往井场的道路能够保证施工车辆安全通行; e)场地满足施工布车要求。 3.2 压裂设计中应包括下列与安全有关的内容: a)存在可能影响压裂施工的问题; b)施工井场、施工车辆行驶路线说明及要求; c)地面流程连接、施工设备检查要求; d)试压、试挤要求; e)施工交接、检查要求;

水力压裂技术

第四章水力压裂技术 水力压裂是利用地面高压泵组,将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中, 在井底憋起高压,当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石抗张强度时,在井底附近地层 产生裂缝。继续注入带有支撑剂的携砂液,裂缝向前延伸并填以支撑剂,关井后裂缝闭合在 支撑剂上,从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和导流能力的填砂裂缝,使井达到 增产增注的目的。 水力压裂增产增注的原理主要是降低了井底附近地层中流体的渗流阻力和 改变了流体的渗流状态,使原来的径向流动改变为油层流向裂缝近似性的单向流动和裂缝与井筒间的单向流 动,消除了径向节流损失,大大降低了能量消耗。因而油气井产量或注水井注入量就会大幅 度提高。 第一节造缝机理 在水力压裂中,了解裂缝形成条件、裂缝的形态和方位等,对有效地发挥压裂在增产、 增注中的作用都是很重要的。在区块整体压裂改造和单井压裂设计中,了解裂缝的方位对确 定合理的井网方向和裂缝几何参数尤为重要,这是因为有利的裂缝方位和几何参数不仅可以 提高开采速度,而且还可以提高最终采收率。 造缝条件及裂缝的形态、方位等与井底附近地层的地应力及其分布、岩石的力学性质、压 裂液的渗滤性质及注入方式有密切关系。图4一l是压裂施工过程中井底压力随时间的变化曲 线。P是地层破裂压力,P是裂缝延伸压力,P是地层压力。SEF

压裂过程井底压力变化曲线图4一l —微缝高渗岩石致密岩石; ba—在致密地层内,当井底压力达到破裂压力P后,地层发生破裂(图4—1中的a点),F然后在较低的延伸压力P下,裂缝向前延伸。对高渗或微裂缝发育地层,压裂过程中无明E显的破裂显示,破裂压力与延伸压力相近(图4—1中的b点)。 一、油井应力状况 一般情况下,地层中的岩石处于压应力状态,作用在地下岩石某单元体上的应力为垂向 主应力σ和水平主应力σ(σ又可分为两个相互垂直的主应力σ,σ)。YHHxZ (一)地应力 作用在单元体上的垂向应力来自上覆地层的岩石质量,其大小可以根据密度测井资料计 算,一般为: ????gdz?1)(4— s?0式中σ——垂向主应力,Pa;Z H——地层垂深,m; 2);.81 m/s g——重力加速度(93。——上覆层岩石密度,ρkg/m s 1 由于油气层中有一定的孔隙压力Ps,故有效垂向应力可表示为: ??(4—2)P??szz如果岩石处于弹性状态,考虑到构造应力等因素的影响,可以得到最大水平主应力为: ???????P?2EE1??S???124—3)P????(?? SH????11?21???式中σ——最大水平主应力,Pa;H ξ,ξ——水平应力构造系数,可由室内测试试验结果推算,无因次;21?——

水力压裂技术

水力压裂水力压裂:: 一项一项经久不衰的技术经久不衰的技术经久不衰的技术 自从Stanolind 石油公司于1949年首次采用水力压裂技术以来,到今天全球范围内的压裂施工作业量将近有250万次。目前大约百分之六十新钻的井都要经过压裂改造。压裂增产改造不但增加油井产量,而且由于这项技术使得以前没有经济开采价值的储量被开采了出来(仅美国自1949年以来就约有90亿桶的石油和超过700万亿立方英尺的天然气因压裂改造而额外被开采出来)。另外,通过促进生产,油气储量的静现值也提高了。 压裂技术可以追溯到十八世纪六十年代,当时在美国的宾夕法尼亚州、纽约、肯塔基州和西弗吉尼亚州,人们使用液态的硝化甘油压浅层的、坚硬地层的油井。目的是使含油的地层破裂,增加初始产量和最终的采收率。虽然使用具有爆炸性的硝化甘油进行压裂是危险并且很多时候是违法的,但操作后效果显著。因此这种操作原理很快就被应用到了注水井和气井。 在十九世纪三十年代,人们开始尝试向地层注入非爆炸性的流体(酸)用以压裂改造。在酸化井的过程中,出现了一种“压力从逢中分离出来”现象。这是由于酸的蚀刻会在地层生成不能完全闭合的裂缝,进而形成一条从地层到井的流动通道,从而大大提高了产量。这种“压力从逢中分离出来”的现象不但在酸化的施工现场,在注水和注水泥固井的作业中也有发生。 但人们就酸化、注水和注水泥固井的作业中形成地层破裂这一问题一直没有很好的理解,直到Farris 石油公司(后来的Amoco 石油)针对观察井产量与改造压力关系进行了深入的研究。通过此次研究,Farris 石油萌生出了通过水力压裂地层从而实现油气井增产的设想。 第一次实验性的水力压裂改造作 业由Stanolind 石油于1947年在 堪萨斯州的Hugoton 气田完成(图 1)。首先注入注入1000加仑的粘 稠的环烷酸和凝稠的汽油,随后是 破胶剂,用以改造地下2400英尺 的石灰岩产气层。虽然当时那口作 业井的产量并没有因此得到较大 的改善,但这仅仅是个开始。在 1948年 Stanolind 石油公司的 J.B.Clark 发表了一篇文章向石油 工业界介绍了水力压裂的施工改造过程。1949年哈里伯顿固井公司(Howco)申请了水力压裂施工的专利权。 哈里伯顿固井公司最初的两次水力压裂施工作业于1949年3月17日,一次在奥克拉荷马州的史蒂芬郡,总花费900美元;另一次在位于得克萨斯州的射手郡,总花费1000美元,使用的是租来的原油或原油与汽油的混合油与100到150磅的砂子(图2)。在第一年中,332口井被压裂改造成功,平均增加了75%的产量。压裂施工被大量应用,也始料未及地加强了美国的石油供应。十九世纪五十年代中期,压裂施工达到了每月3000口井的作业量。第一个过五十万英镑的压裂施工作业是由美国的Pan 石油公司(后来的Amoco 石油,现在的BP 石油)于1968年10月在奥克拉荷马州的史蒂芬郡完成的。在2008年世界范围内单级花费在1万到6百万美元之间的压裂作业超过了5万级。目前,一般的单井压裂级数为8到40

压裂液调研报告

压裂液的研究进展调研报告 压裂已经广泛应用于增产当中, 压裂液的性能在作业中起到至关重要的作用。压裂液存在着破胶难,污染环境,污染储层,抗温抗盐性能差的问题。为此,在研究大量文献的基础上,回顾了压裂液技术的发展和现状,总结了适合不同地层条件的国内外压裂液新技术,以及现阶段存在的问题,展望了未来的发展方向。研究结果表明,目前仍是以聚合物增黏剂为主的水基体系,并且研究出了抗高温清洁压裂液,微束聚合物压裂液,无聚合物压裂液以及新型原油基压裂液等等。水基压裂液残液五步处理法,在现场应用效果明显,残渣,破胶性能,相容性,水锁伤害是储层伤害的主要原因。压裂液将主要朝着地层伤害小,抗温抗盐,地层适应性强,环境友好的方向发展。 压裂液的类型:水基压裂液、油基压裂液、酸基压裂液、泡沫压裂液。 压裂液自从1947年首次用于裂缝增产以来经历了巨大的演变。早期的压裂液是向汽油中添加足以压开和延伸裂缝的黏性流体;后来,随着井深的增加和井温的升高,对压裂液的黏度提出了更高的要求,开始采用瓜胶及其衍生物基压裂液。为了在高温储层中达到足够的黏度和提高其高温稳定性,研究出了高温油基压裂液。最初使用的压裂液是炼制油和原油,由于最初担心压裂液和含有非酸性水液的油气储层接触,可能产生不利影响,后来实验已经证明,用适当的添加剂(粘土控制物质,表面活性剂等),使用水基液能处理大部分油气储层,在一个已知储层的压裂液处 理中,最好是通过实验室地层岩心实验(或者一贯的现场结果)来确定水基压裂液的可用性。 水基压裂液体系及技术包括:非交联型黄原胶/魔芋胶水基冻胶压裂液技术、pac阳离子聚合物压裂液体系、有机硼交联水基压裂液技术、哈利伯顿微束聚合物压裂液体系、高黏度水基压裂液、无聚合物压裂液体系、低凝胶硼酸压裂液、无固相压裂液、无破胶剂压裂液技术压裂液。 油基压裂液体系及技术:低渗、低压、水敏性油气藏储量占每年探明储量的1/3 而且有继续上升的趋势,有效合理地开发这部分油气藏对稳定增加油气产量意义重大。国内油基压裂液主要由原油、胶凝剂、交联剂、破胶剂等组成,其中胶凝剂是压裂液中关键组分,因为其结构中的烷基碳链分布与所选原油或柴油之间存在一定的对应关系,并且其性能直接影响到压裂液的质量。 油基压裂液交联机理:柴油为非极性物质,无活泼官能团,化学惰性大难以形成交联结构,所用成胶剂是低分子量的表面活性剂,本身不增加黏度,但可以在油中形成胶束成胶剂扩散进入初交联剂液滴内时其中所含的酸性磷酸酯溶解在滴中并被中和引起铝酸根离子浓度减小,铝离子浓度增大,在适当条件下形成铝离子的八面向心配价体,初成胶剂中所含的磷酸酯通过该配价体与铝离子形成桥架网状结构产物,与初成胶剂中的烷基磷酸酯形成长链大分子,使油的黏度大幅度升高。 酸基压裂液:用植物胶或纤维素稠化酸液得到稠化酸或非离 子型聚丙烯酰胺在浓盐酸溶液中,与甲醛交链而得到酸冻胶。酸基压裂液适用于碳酸盐类油气层的酸压。 针对低渗低压油层存在的压力系数低,渗透率低、污染严重、返排困难等现象,开发研制了hct-酸化压裂液,该酸化压裂液集酸化压裂于一体,且使挤入的液体产生热和气,形成多组分泡沫认为中速残液返排,减少对地层的伤害。以丙烯酰胺(am)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(amps)为共聚单体,采用一种复合多段低温引发体系来引发聚合,制得了一种酸液稠化用聚合物,将由此聚合物配制的稠化酸液与交联剂yq-2、破胶剂共同使用得到了一种耐高温的冻胶酸体系。用转子旋转法评价了聚合物种类及浓度、交联剂加量对成胶时间的影响;以体系粘度为指标,使用旋转粘度计评价了聚合物种类及浓度、交联剂加量对冻胶酸体系

煤矿井下水力压裂技术的发展现状与前景

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/c211906569.html, 煤矿井下水力压裂技术的发展现状与前景 作者:郭晨 来源:《科学与财富》2016年第07期 摘要:我国煤炭安全生产形势依然严峻,增加煤层透气性、进行有效瓦斯抽放迫在眉 睫。水力压裂技术是目前增加煤层透气性最有效的方法之一,文章从水力压裂机理、封孔技术、工艺设备发展三方面,综述了我国井下煤层水力压裂技术的发展和应用前景。 关键词:水力压裂;煤层;增透;发展现状 基金项目:重庆科技学院研究生科技创新计划项目,编号:YKJCX2014047 目前我国煤炭行业的安全形势依然严峻,由于煤层透气性低、瓦斯难以有效抽放导致的瓦斯突出、爆炸等事故屡见不鲜,造成了巨大的人员伤亡和经济损失,因此,加强瓦斯抽放、增加煤层透气性势在必行。水力压裂技术已成为增加煤层透气性最有效方法之一,本文通过介绍水力压裂机理、封孔技术及工艺设备的研究现状,指出水力压裂技术研究的必要性与可行性,以期为工程应用提供参考。 1.水力压裂机理研究 水力压裂技术1947年始于美国,起初主要用于低渗透油、气田的开发中,在地面水力压裂方面的研究仅仅局限在石油、油气藏以及地热资源的地面钻井开采过程中[1]。前苏联科学 家在20世纪60年代开始在卡拉甘达和顿巴斯矿区进行井下水力压裂的试验研究[2]。目前针对井下煤层水力压裂增透技术的研究已取得了明显发展,国内学者郭启文、张文勇等经过试验与现场应用研究了煤层的压裂分解机理,指出水力压裂技术只能够在煤层内产生很少的裂缝,并会在裂缝周围产生应力集中区[3],存在一定局限性。李安启等将理论与实践相结合,研究了 煤层性质对水力裂缝的影响,还在煤层压裂裂缝监测基础上提出了煤层水力裂缝的几何模型。 在水力压裂机理方面的研究,国内外学者对水力压裂在油气系统地面钻井压裂、煤炭行业井下增加煤层透气性方面都进行了较为深入的研究,但其压裂机理方面仍存在一定分歧,不能很好的控制水力压裂的效果。随着我国煤炭安全生产逐步发展和穿煤隧道等工程的逐步建设,水力压裂技术将大范围推广应用,因此加强水力压裂技术理论研究势在必行。 2.压裂钻孔封孔技术研究 煤层水力压裂钻孔封孔是有效实施水力压裂技术的关键,而封孔质量的好坏取决于两个主要因素:①封孔材料,需要选择性能良好、价格适中、易于操作的材料;②封孔的长度,封孔长度太短会导致高压水的渗漏,太长会造成人力、材料、时间的浪费。因此,要使水力压裂技术能够有效开展,必须在选取“物美价廉”的封孔材料的同时,研究材料承载能力与封孔长度之

水基压裂液增稠剂的研究进展

水基压裂液增稠剂的研究进展 李超颖1,王英东2,曾庆雪1 (1.东北石油大学化学化工学院;2.中国石油大庆石化分公司,黑龙江大庆 163711) 摘 要:本文综述了水基压裂液增稠剂的研究进展。低伤害、耐高温的改性胍胶研究广泛。除香豆胶、魔芋胶的改性物外,新型低损害苦苈胶综合性能优于羟丙基胍胶。疏水缔型聚合物,与传统聚丙烯酰胺类比较,热稳定性更好、抗剪切性能更强,具有广阔的应用前景。 关键词:压裂液;增稠剂;植物胶;疏水缔合型聚合物 中图分类号:T E357.1+2 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2011)05—0008—03 增稠剂是水基压裂液中的主要添加剂,其性能好坏对压裂液综合性能、压裂施工效果都有着重要影响。尤其面临高温、低渗、碱敏储层的开发,寻求增稠能力更强、对地层伤害更小、高温稳定性更好的增稠剂成为国内外学者研究的方向。目前使用的水基压裂液增稠剂种类繁多,可分为天然聚合物、人工合成聚合物两大类,本文分别就其研究进展进行评述。1 天然聚合物 1.1 植物胶衍生物 植物胶衍生物增稠能力强、易交联成冻胶、性能稳定,是国内外压裂作业主要使用的增稠剂。由于受分子精细结构、加工工艺、加工设备的影响,植物胶品种不同,性能有差异。 1.1.1 胍胶 胍胶原粉取自瓜尔豆内胚乳,直接使用具有不能快速溶胀和水合,溶解速度慢,水不溶物含量高,粘度不易控制,易被微生物分解而不能长期保存等缺点。而各种改性胍胶可改善胍胶原粉不足,但增稠能力均有所下降。目前,在广泛应用的改性胍胶:羟丙基胍胶(HP G)、羧甲基胍胶(CM G)、羧甲基羟丙基胍胶(CM HPG)、阳离子胍胶等基础上,适应当前要求的其他改性物出现。 1.1.1.1 低分子量胍胶 胍胶的低分子量化,是为了降低常规胍胶压裂液的造壁性和破胶后分子量依然很大的破胶液对低渗储层细小喉道的伤害。 程巍等[1,2]研究了硼交联低分子量胍胶凝胶体系的流变性,具有良好的粘弹性和剪切变稀性。J. Weaver等[3]提出的低分子量胍胶压裂液体系无需内部破胶剂,优良的支撑剂传输性能和低滤失性能,适合高砂比作业。 胍胶降解后分子量降低,为常规胍胶的1/20- 1/10,水不溶物降低,同样条件下压裂液破胶液分子量也降低,减少了对地层的伤害。但基液浓度下降,只有10mP a?s左右(常规压裂液现场应用的基液粘度一般在36m Pa?s以上),不适合高温作业。使用硼交联后,形成致密的聚合物网络结构,因为聚合物的短链和高紧密聚合物网络形成的交联液具有更好的粘性和弹性,液体链的体积也较小,粘弹性较高,提高了压裂液的携砂性能。 1.1.1.2 酸性交联胍胶 大多数植物胶压裂液都是在碱性条件下交联,为了保留植物胶稠化剂的优势并使其适应对碱敏性地层的压裂改造、进行酸性压裂和CO2泡沫压裂,需研制酸性条件下交联的植物胶压裂液,其中一个方向是研制可酸性交联的稠化剂。 郭吉清等[4]研究表明,改性胍胶M GG水不溶物含量及1%基液粘度优于特级羟丙基胍胶,与一种金属化合物可在pH值2.5~5.5范围内交联而形成稳定冻胶体系,其冻胶可用过硫酸铵破胶,破胶残渣质量浓度可降至180mg/L。 王博涛等[5]将羧甲基酸性交联冻胶压裂液应用于安塞油田长(10)储层,施工平稳,增产效果明显。周际春等[6,7]向普通胍胶分子中引入亲水基团钠羧甲基和羟丙基,研制出酸性条件下交联的新型压裂液增稠荆GXG。该增稠剂溶解和增黏性能都很好,破胶后残渣含量少,破胶液黏度低,有利于压裂液的破胶返排。由该增稠剂作为基液的压裂液有很好的流变性、破胶性,对储层伤害小。 胍胶改性后,除了本身具有适合碱性交联的羟基外,还具有酸性交联的官能团,而常规硼砂交联pH>9,因此,除了在稠化剂方面进行改性外,还需研制与其配伍的酸性交联剂。 1.1.1.3 高温改性胍胶 压裂施工趋于深井或超深井,而现有高温压裂液一般只满足150℃以下作业,因此需要研制适合180℃以上的超高温压裂液,其中一个方向是研制具有抗高温分子结构的稠化剂。 辛军等[8]研制了超高温改性胍胶(CHPG)稠化剂,与有机硼锆交联后,198℃下显示出优异的抗温抗剪切性能。张应安等[9]研制了新型羧甲基胍胶压裂液,有耐高温(180℃)、低浓度、低残渣、低伤害、低摩阻的特点,压裂施工获得很好的增产效果。疏水改性胍胶[10,11]具有疏水缔合物特殊的流变性:超过临 8内蒙古石油化工 2011年第5期  收稿日期:2011-01-15 作者简介:李超颖(1986-),女,在读硕士研究生,东北石油大学化学工艺专业。

压裂液

压裂液 大体作用:1、携带支撑剂到地层;2、压开裂缝;3、降低地层温度。 压裂液分类及作用 压裂液可分为: A 水基压裂液(稠化水压裂液,水冻胶压裂液,水包油压裂液,水基泡沫压裂液); B 油基压裂液(稠化油压裂液,油冻胶压裂液,油包水压裂液,油基泡沫压裂液)。 C乳化压裂液; D纯气体压裂液 1)前置液:作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝以备后面的携砂液进入,它还起到一定的降温作用。有时为了提高前置液的工作效率,在一部分前置液中加细砂以堵塞地 2)携砂液:作用是将支撑剂带入裂缝中并将砂子放到预定位置上去。在压裂液的总量 3)顶替液:作用是打完携砂液后,用于将井筒中全部携砂液替入裂缝中。中间顶替液 压裂液的性质

④稳定性好。压裂液稳定性包括热稳定性和剪切稳定性。即压裂液在温度升高、机械剪切下粘度不发生大幅度降低,这对施工成败起关键性作用。 ⑤配伍性好,压裂液进入地层后与各种岩石矿物及流体相接触,不应产生不利于油气渗滤的物理、化学反应,即不引起地层水敏及产生颗粒沉淀。这些要求是非常重要的,往往有些井压裂后无效果就是由于配伍性不好造成的。 ⑥低残渣。要尽量降低压裂液中的水不溶物含量和返排前的破胶能力,减少其对岩石孔隙及填砂裂缝的堵塞,增大油气导流能力。 ⑦易返排。裂缝一旦闭合,压裂液返排越快、越彻底,对油气层损害越小。 ⑧货源广,便于配制,价格便宜。 常用各种类型压裂液或压裂液体系见表3-2。 注:HPG:羟丙基瓜胶;HEC:羟乙基纤维素;TQ:田菁胶;CMHEC:羧甲基羟乙基纤维素CMHPG: 羧甲基羟丙基瓜胶。 一.水基压裂液 水基压裂液是以水作溶剂或分散介质,向其中加入稠化剂、添加剂配制而成的。主要采用三种水溶性聚合物作为稠化剂,即植物胶(瓜胶、田菁、魔芋等)、纤维素衍生物及合成聚合物。这几种高分子聚合物在水中溶胀成溶胶,交联后形成粘度极高的冻胶。具有粘度高、悬砂能力强、滤失低、摩阻低等优点。目前国内外使用的水基压裂液分以下几种类型:天然植物胶压裂液,包含如瓜胶及其衍生物羟丙基瓜胶,羟丙基羧甲基瓜胶,延迟水化羟丙基瓜胶;多糖类有半乳甘露糖胶,如田箐及其衍生物,甘露聚葡萄糖胶;纤维素压裂液,包含如羧甲基纤维素,羟乙基纤维素,羧甲基—羟乙基纤维素等;合成聚合物压裂液,包含如聚丙烯酰胺、部分水解聚丙烯酰胺、甲叉基聚丙烯酰胺及其共聚物。 水基压裂液配液过程是: 水+添加剂+稠化剂→溶胶液

压裂液国内外研究现状

1. 压裂液国内外发展概况 压裂技术是我国油气田开发必不可少的重要措施之一,它在增加产量和储量动用方面起到了重要的作用。压裂的目的主要是形成具有一定几何形状的高导流能力裂缝,改善油气通道,从而增加油气产量。而压裂液在压裂中起着非常重要的作用,压裂液体系的性能是关乎整个压裂施工作业成败及压裂效果的关键点之一,性能好的压裂液不但能够保障压裂施工的顺利进行,而且能够保护储层,获得理想的增产效果[1]。压裂液通常是由各种化学添加剂按一定比例配制成具有良好粘弹性的冻胶状物质,主要分为水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、清洁压裂液[2]。 1947年,水力压裂首次在现场成功应用的初期,主要使用以原油、成品油所配成的油基压裂液,原因是水基压裂液会对水敏地层造成损害。五十年代,出现了控制水敏地层损害的方法以后,水基压裂液才被应用在压裂作业中,但油基压裂液仍为主要的压裂液。到六、七十年代,增稠剂瓜胶及其衍生物的出现,使水基压裂液迅速发展并占据主要地位。到了八十年代,由于致密气藏开采和部分低压油井压后返排困难等问题,出现了泡沫压裂液。到九十年代及以后,为了解决常规压裂液在返排过程中由于破胶不彻底对油藏渗透率造成很大伤害的问题,又开发研制了粘弹性表面活性剂压裂液,即清洁压裂液。 1.1 水基压裂液 水基压裂液是以水作溶剂或分散介质,向其中加入稠化剂、添加剂配制而成的,主要采用三种水溶性聚合物作为稠化剂,即植物胶(瓜胶、田菁、香豆、魔芋等)、纤维素衍生物及合成聚合物。这几种高分子聚合物在水中溶胀成溶胶,交联后形成粘度极高的冻胶。具有低摩阻、稳定性好、携砂能力强、低损害、施工简单、货源广、廉价等特点。通常,水基压裂液按加入稠化剂种类大致可分为三种类型: 天然植物胶压裂液、纤维素压裂液以及合成聚合物压裂液。 1.1.1 天然植物胶压裂液 国内外最先研究和应用的是天然植物胶压裂液,因而这类压裂液使用最多,其中瓜胶及其改性产品为典型代表[3]。美国BJ公司开发了一种新型低聚合物浓度的压裂液体系,稠化剂是一种高屈服应力的羧甲基瓜胶,一般使用浓度是0.15-0.30%,可适用底层温度为93-121℃。该压裂液体系具有较高的粘度,良好的携砂能力。目前,国外已经进行了350口井以上的压裂施工,获得了较理想的缝长和较彻底的清洁返排,增产效果好于使用HPG交联冻胶的结果。田菁胶是国内植物胶中大分子结构与瓜胶十分相似的一种,最早于20世纪70年代末由胜利油田开发应用。继田菁胶之后而出现的香豆胶最早由石油勘探开发科学研究院

关于水力压裂设备及技术的发展及应用

关于水力压裂设备及技术的发展及应用 【摘要】水力压裂技术经过了半个多世纪的发展,在设备和技术应用上都取得了较大的发展,在全球各地的石油开采中也发挥了关键性的作用,是目前仍在广泛应用的评价认识储层的一种重要方法,水力压裂技术也是油田煤矿等产业生产中确保安全、降低危险的重要技术。近年来,水力压裂的几部发展很快,在压裂设备材料上也有了较大突破,压裂技术在油田勘探开发应用中和其他行业的应用中的前景还是十分广阔的。 【关键词】水力压裂;发展现状;趋势 随着技术进步和应用范围的扩大,施工对压裂技术也提出了更高的要求,对压裂设备性能、压裂液等材料的要求也越来越高,不同地理环境下的压裂技术应用也有不同的需求,所以水力压裂设备和技术的研究也在不断进行,笔者在此对水力压裂技术的发展应用现状和今后的发展前景进行了展望,具体内容如下。 一、水力压裂设备技术的发展应用现状 (一)端部脱砂压裂技术 现代油气田勘探开发技术发展应用速度快,各种新技术工艺也都得到了综合运用,过去压裂设备和技术主要应用于低渗透油田,现在应用范围有了明显的扩大,在国内许多大型油田的中高渗透地层中不但应用了压裂设备和技术,且在技术上有了更大的突破。压裂技术应用于中高渗透地层时,实现短宽型的裂缝能够更好的控制油气层的开发,所以端部脱砂压裂技术应运而生,并在应用中取得了非常好的效果,近年来端部脱砂压裂技术在浅层、中深地层、高渗透以及松软地层都得到了应用,该技术的相关设备也在应用中得到了不断的改进。 (二)重复压裂技术 随着油田开发的不断深入,出现越来越多的失效井和产量下降的压裂井,二重复压裂技术正是针对该类油井改造和提高产量的有效技术措施。全球范围内各个国家对重复压裂设备和技术的研究都很重视,经过实践检验其应用效果也十分显著,重复压裂的成功率能够达到75%左右。在美国还有油田企业在应用重复压裂技术的同时还采用了先进的强制闭合技术和端部脱砂技术,取得了很好的经济效益。重复压裂技术设备能够用于改造低渗透和中渗透的油层,在直井、大斜度井以及水平井中都具有很高的应用效果,对提高产能具有很好的作用。 (三)高渗层防砂压裂技术 高渗层防砂压裂技术不但能够实现高渗透油藏的压裂,还能够同时完成充填防砂作业。传统的砾石充填防砂技术很容易造成对高渗透油层的破坏,导致导流能力下降,而高渗透防砂压裂技术是结合的端部脱砂技术,使裂缝中的支撑剂浓

水力压裂技术

第六章水力压裂技术 一、名词解释 1、水力压裂:常简称为压裂,指利用水力作用使油层形成裂缝的方法,是油气井增产、注水井增注的一项重要技术措施,不仅广泛用于低渗透油气藏,而且在中、高渗油气藏的增产改造中也取得了很好的效果。 2、地应力:指赋存于地壳岩石中的内应力。 3、地应力场:地应力在空间的分布。 4、破裂压力梯度:地层破裂压力与地层深度的比值。 5、闭合压力(应力):使裂缝闭合的压力,理论上等于最小主应力。 6、分层压裂:分压或单独压开预定的层位,多用于射孔完成的井。 7、裂缝的方位:裂缝的延伸(扩展)方向。 8、压裂液:压裂过程中,向井内注入的全部液体。 9、水基压裂液:以水为基础介质,与各种添加剂配制而成的压裂工作液。 10、交联剂:能将溶于水中的高分子链上的活性基团以化学链连接成三维网状型的结构,使聚合物水溶液形成水基交联冻胶压裂液。 11、闭合压力:使裂缝闭合的压力,理论上等于最小主应力。 二、叙述题 1、简述岩石的破坏及破坏准则。 答案要点:脆性与塑性岩石:在外力作用下破坏前总应变小于3%的岩石叫脆性岩石,总应变大于5%的岩石叫塑性岩石,总应变介于3~5%的岩石叫半脆性岩石。 岩石的破坏类型:拉伸破坏;剪切破坏;塑性流动。其中拉伸破坏与剪切破坏主要发生在脆性岩石。塑性流动主要发生在塑性岩石。 2、简述压裂液的作用。 答案要点:按泵注顺序和作用,压裂液可分前置液、携砂液和顶替液。其中,携砂液是 压裂液的主体液。○1前置液的作用:造缝、降温;○2携砂液的作用:携带支撑剂、延伸造缝、冷却地层;○3顶替液的作用:中间顶替液用来将携砂液送到预定位置,并有预防砂卡的作用;注完携砂液后要用顶替液将井筒中全部携砂液替入裂缝中,以提高携砂液效率和防止井筒沉砂。 3、简述压裂液的性能及要求。 答案要点:滤失少;悬砂能力强;摩阻低;稳定性;配伍性;低残渣;易返排;货源广、便于配制、价钱便宜。 4、压裂液有哪几种类型? 答案要点:水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、乳化压裂液、醇基压裂液、胶束压裂液。 5、简述常用破胶剂及其作用。 答案要点:主要作用:是使压裂液中的冻胶发生化学降解,由大分子变成小分子,有利于压后返排,减少对储集层的伤害。 常用的破胶剂:包括酶、氧化剂和酸。生物酶和催化氧化剂系列是适用于 21~54 ℃的低温破胶剂;一般氧化破胶体系适用于 54~93 ℃,而有机酸适用于 93 ℃以上的破胶作用。 6、影响支撑剂选择的因素有哪些? 答案要点:(1)支撑剂的强度:一般地,对浅地层(深度小于1500m )且闭合压力不大时使用石英砂;对于深层且闭合压力较大时多使用陶粒;对中等深度( 2000 m 左右)的地层一般用石英砂,尾随部分陶粒。 H p F F =α

水力压裂综述

文献综述 前言 水力压裂是油田增产一项重要技术措施。由地面以超过地层吸收能力的排量高压泵组将液体注入井中,此时,在井底附近便会蹩起压力,当蹩气的压力超过井壁附近地层的最小地应力和岩石抗张强度时,在地层中便会形成裂缝。随之带有支撑剂的液体泵入缝中,裂缝不断向前延伸,这样,在地层中形成了具有一定长度、宽度及高度的填砂裂缝。由于压裂形成的裂缝提高了产油层导流能力,使油气能够畅流入井内,从而起到了增产增注的作用。 为了完成水力压裂设计,在地层中造成增产效果的裂缝,需要了解与造缝有关的地应力、井筒压力、破裂压力等分布与大小。这些因素控制着裂缝的几何尺寸,同时对与地面与井下设备的选择有关。同时,用于水力压裂的压裂液的性能、数量,支撑剂的排布情况关系到裂缝的几何尺寸,压裂技术-端部脱砂技术,对提高压裂效果起到很大作用,这些因素关系到能否达到油田增产的目的,需要进行详细研究。在建立适当的裂缝扩展模型的基础上,实现现场实际生产情况的模拟研究,对进一步优化水力压裂参数,提高压裂经济实用性起到很大作用。 这项油田增产措施自发展以来,得到国内外广泛采用,并且经不断的开发试验,已取得很大成效。 水力压裂技术的发展过程 水力压裂技术自 1947 年美国堪萨斯州进行的的第一次试验成功以来,至今近已有60余年历史。它作为油井的主要增产措施,正日益受到世界各国石油单位的重视及采用 ,其发展过程大致可分以下几个阶段: 60 年代中期以前 ,各国石油公司的工作者们的研究工作已适应浅层的水平裂缝为主,此时的我国主要致力于油井解堵工作并开展了小型压裂试验。 60 年代中期以后 ,随着产层加深 ,从事此项事业的工作者以研究垂直裂缝为主。已达成解堵和增产的目的。这一时期 ,我国发展了滑套式分层压裂配套技术。 70 年代 ,工作进入到改造致密气层的大型水力压裂阶段。我国在分层压裂技术的基础上 ,发展了蜡球选择性压裂工艺 ,以及化学堵水与压裂配套的综合

国内水力压裂技术现状

280 水力压裂技术又称水力裂解技术,是开采页岩气时普遍采用的方法,先多用于石油开采和天然气开采之中,其原理时利用水压将岩石层压裂,从而形成人工裂缝,然后让裂缝延伸到储油层或者储气层,从而提高油气层中流体流动能力,然后通过配套技术使石油天然气在采油井中流动,从而被开采出来。这项技术具有非常广泛的应用前景,可以有效的促进油气井增产。 1?水力压裂技术的出现和发展 水力压裂技术是1947年在美国堪萨斯州实验成功的一项技术,其大规模利用是出现在1998年,在美国开采页岩气的时候,作为一项新的技术使用,而这项技术的运用,使美国美国页岩气开发的进程和效率大大加快。 水力压裂技术在中国的研究和开发开始于二十世纪五十年代,而大庆油田于1973年开始大规模使用这项技术,迄今已有30年历史。而随着时代的发展,中国的压裂技术已经有了长足进步,已经非常接近国际先进水平。而在技术方面,由于不断引进和开发相关的裂缝模拟软件等,通过多次的实验研究,在很大程度上实现了裂缝的仿真模拟。而相应的技术也使用在了低渗透油气田的改造工作中,并且在中高渗透性油田也有广泛应用。这项技术在低渗透油田的应用技术已经非常接近国际水平,相比较差距非常小。 2?水力压裂技术的发展现状 随着时代的发展,水力压裂技术也随之不断发展,逐渐成为一项成熟的开采技术。而这项技术具有一定的进步性,主要表现在以下方面: (1)从单井到整体的优化。最开始的时候,由于受技术限制,水力压裂技术只能针对一口井来使用,难以考虑到整体的效益。而随着技术的逐渐成熟,这项技术可以广泛的运用到整个油藏之中,可以对整个油藏进行优化设计,实现油藏的有效合理开发。 (2)在低渗透油藏的开发运用。由于受各种因素的影响,低渗透油藏大都难以有效的开发利用,虽然在各项新技术的使用下得到了一定得好转,但是低渗透油藏的开发依旧是举步维艰。而水力压裂技术的日益成熟,很大程度上改善了这一状况。通过综合考虑水利裂缝的位置和导油能力,使用水力压裂技术使油藏的流体流动能力进一步增强,从而实现低渗透油藏的最大程度的开采利用。 (3)水力裂缝的模型逐渐从二维转变为拟三维。水力裂缝的拟三维模型可以适用于各种不同的地层,可以非常真实的模拟水力压裂的过程,可以更好的更为直观的预测和观测水力压裂的使用进度,更好的对水力压裂过程进行控制,不但提高了效率,还可以在很大程度上节约成本。 (4)水力压裂规模扩大。随着技术的成熟和配套设施的完善,水力压裂的作业规模也随之变大,从最初的几立方米到现在几十甚至上百立方米,在很大程度上提高了效率,也提高了低渗透油藏的采油率,实现了油藏的有效利用,因而成为开采作业中非常重要的技术之一。 3?水力压裂技术的发展方向和前景 水力压裂技术具有广阔的发展前景,因为随着石油资源的逐年开采,低渗透油藏广泛出现,水力压裂技术之外的技术虽然可以一定程度上改善低渗透油藏难以开采的现状,但是随着时代的发展,水力压裂技术逐渐广泛使用在低渗透油藏之中,使低渗透油藏的开采效率大大增加。 (1)在低渗透油藏重复压裂促进采油率。主要的发展研究方向主要是加强对油藏状况的研究,建立科学的压裂模型,还要做到实时监测水力裂缝,对裂缝进度进行模拟和控制,其次利用高排量和大输砂量的泵注设备,进行注入作业,从而实现低渗透油藏的有效开发。 (2)做好拟三维化模型向全三维化模型的转换,全三维化模型可以非常有效的、更为直观的模拟和观测地下裂缝的进度,可以非常有效的控制水力压裂技术的科学使用。还要做好油气藏模拟技术的研发,配合三维化模型,更好的观测和了解油藏状态,从而做出合理的高效的开采计划。 (3)针对传统的水力压裂技术会出现污染地下水的问题,可以在无水压裂液体系做出研究,实现高能气体压裂技术和高速通道压裂技术等新技术的开发和利用,实现提高开采效率和环境保护的双赢。 有水压裂到无水压裂,从直井压裂到水平井分段压裂,从常规的压裂技术到现在的体积改造技术,压裂技术不断进步的同时,为人类带来了丰富的油气资源。而随着油藏开发,大量低渗透油藏的出现,给水力压裂技术的使用带来了广阔的空间,因而水力压裂技术拥有非常好的发展前景。 4?结束语 水力压裂技术是油气开发中所需要的非常重要的配套技术,而水力压裂技术和开采开发之间的结合,很大程度上提高了采油效率,降低了成本,在很大程度上提高了开采水平,使低渗透油藏得以稳定生产。而我国在这一技术上进行了大量投入,从研究人员和设施上,为技术的发展提供了很好的支持。而这一技术的逐步发展,在很大程度上提高了我国油气的开发效率,也很大程度改善了我国的石油供应紧张的现状,为我国的可持续发展做出了重大贡献,而作为油气开发的重要技术,水力压裂技术也会进一步发展,实现更高效率的油气开采。 国内水力压裂技术现状 续震?1,2 卢鹏?1,3? 1.西安石油大学 陕西 西安 710000 2. 延长油田股份有限公司杏子川采油厂 陕西 延安 717400 3.延长油田股份有限公司下寺湾采油厂 陕西 延安 716100 摘要:最早的水力压裂技术出现于1947年,而现代使用的水力压裂技术则是1998年首次使用。这项技术的出现,是油气井增产出现了新的希望,帮助石油开采取得了很好的技术成就和经济效益,从而使这项技术在我国石油开采上广泛应用,并取得了很好的成果。本文针对我国水力压裂技术的现状和发展前景做出研究。 关键词:水力压裂?现状?前景

SYT51071995水基压裂液性能评价方法

SY 中华人民共和国石油天然气行业标准 SY/T 5107 -1995水基压裂液性能评价方法 1995-12-25发布1996-06-30实施 中国石油天然气总公司发布

前言 根据压裂液技术研究的发展、先进技术的引进、仪器设备的更新以及原标准实施过程中存在的—些问题,本标准对SY 5107—86《水基压裂液性能评价推荐作法》进行了修订。 本标准保留了原标准中多年实践证明适合我国压裂液性能测定方法的主要内容。但随着我国压裂液技术研究发展,压裂液性能不断的提高和改善,为了更全面地测定压裂液性能,增加了用表面张力仪测定破胶液表面张力和界面张力的测定方法、压裂液交联时间测定方法、降阻率的现场测定方法;由于试验仪器设备的更新,增加了RV20粘度计测定压裂液流变性的方法。压裂液对岩心基质渗透率损害机理的研究表明,压裂液滤液侵入,滤液在地层孔隙、喉道中发生物理化学变化,是造成压裂地层基质渗透率损害的主要原因。因此,修订了压裂液对基质渗透率损害的测定方法,删去了原标准中粉剂含水、水不溶物测定方法,还删去RV。测流变性及管路摩阻测定方法和附录中部分内容,对有的章、条内容作了补充完善和调整。本标准与原标准相比章、条内容有变动。 本标准从生效之日起,同时代替SY 5107—86。 本标准的附录A是标准的附录; 本标准的附录B、附录C、附录D都是提示的附录。 本标准由油田化学专业标准化技术委员会提出并归口。 本标准起草单位:石油勘探开发科学研究院采油工程研究所、石油勘探开发科学研究院廊坊分院压裂酸化中心。 本标准主要起草人官长质何秉兰卢拥军崔明月

目次 前言 l 范围 (1) 2 引用标 (1) 3 定义 (1) 4 仪器设备及试剂 (1) 5 压裂液试样制 (2) 6 压裂液性能测定方法 (2) 附录A(标准的附录) 压裂液性能测定结果表格式 (10) 附&B(提示的附录) 旋转粘度计与管道或裂缝中K,n,值换算………………………………1l 附录C(提示的附录) 旋转粘度计测定说明 附录D(提示的附录) 岩心渗透率损害率测定说明 (13)

水力压裂评价

水力压裂评价 水力压裂评价包括水力裂缝评估、工艺效果评价、开发效果评价和经济效益分析。工艺效果分析用于评价所实施压裂工艺技术的适应性和有效性;通过不同油田、不同区块的开发效果分析来评价水力压裂在油田改造中的作用;通过经济效益分析来寻求提高压裂技术水平和改善其经营管理的基本途径。 一、水力裂缝评估 为检验压裂设计、评价压裂施工有效性和压后效果,需要评估水力裂缝。目前发展了许多检测和确定压裂裂缝高度的方法,如适于裸眼井的井下电视法、地层微扫描仪和噪声测井等,还有适用于裸眼井和套管井的间接测试方法,如微地震法、井温测井、伽玛测井和声波测井等。根据施工压力曲线可以定性分析压裂裂缝延伸情况,结合压裂后压力降落数据可以成功地解释裂缝几何尺寸、裂缝导流能力、压裂液滤失系数、压裂液效率和裂缝闭合时间、水平最小主应力等参数(Nolte, 1979)。 压裂施工中压力曲线千差万别,归纳起来有四种类型,分别代表了压裂过程中可能出现的情况。 1)正斜率很小的线段I 该段斜率范围为0.125~0.2,说明裂缝正常延伸。 2) 斜率为1的线段III 表明了施工压力增量正比于注入压裂液体积增量,它只能发生于裂缝中严重堵塞的情况。由于缝内砂堵,压裂液难以达到裂缝端部使其缝长延伸,注入压裂液只能增加裂缝宽度。有控制地使支撑剂在裂缝端部脱出,增加裂缝宽度,这正是中高渗透性地层端部脱砂压裂的理论基础。 3) 负斜率线段IV 反映了裂缝高度增加,也不能排除压开多条裂缝或者裂缝在延伸过程中遇到大规模裂缝体系的可能性。 4) 压力不变的线段II 此段物理意义不明确,最可能的情况是注入压裂液被滤失所平衡,裂缝几乎不延伸,才能保持压力为常数。通常结合线段III、IV的压力变化进行分析,若后面压力下降,则可能是缝高增加,后面的压力升高,则可能是二次缝隙使滤失增大所致。 应用压裂压力曲线对水力裂缝诊断评价是目前的重要研究内容,已有许多重要进展。 二、工艺效果分析 单井工艺效果分析主要指标是增产有效期和增产倍比。增产有效期是指某井从压裂施工后增产见效开始至压裂前后产量递减到相同的日产水平所经历的时间。增产倍比是指相同生产条件下压裂后与压裂前的日产水平或采油指数之比,可以采用典型曲线法、近似解析法和数值模拟法得到。 1 McGuire & Sikora曲线法 考虑正方形泄油面积中的一口无伤害油井,假定裂缝高度等于产层有效厚度,地层流体可压缩、封闭外边界、定产内边界拟稳定流动下增产比的预测图版。纵坐标为增产倍比,即井控面积A上一口油井压裂后采油指数J f与压裂前采油指数J0之比;横坐标为相对导流能力,即裂缝导流能力与地层有效渗透率之比。 可见:相同情况下,裂缝导流能力越高,则增产比越大;人工裂缝越长,增产效果越显著。从曲线的变化趋势看,以横坐标上0.4为界,在它左边要提高增产倍数,应以增加裂缝导流能力为主;而在右边,要提高增产效果应以提高人工裂缝长度为主。分析该图版,可以得到下面的认识: (1) 对于低渗透储层(K<1′10-3mm2),很容易得到较高的裂缝导流能力比值(大于0.4),欲提高压裂效果,应以增加裂缝长度为主。这正是低渗、特低渗储层采取大型压裂技术造长缝的依据。 (2) 对于高渗透地层,不容易获得较高的裂缝导流能力比值,提高裂缝导流能力是提高压裂效果的主要途径,不能片面追求压裂规模而增加缝长。 (3) 对一定缝长,存在一个最佳裂缝导流能力,超过该值而增加导流能力的效果甚微。 (4) 无伤害油井最大增产比为13.6倍。 2 典型曲线法 Agarwal(1979)将地层视为均质无限大,垂直对称双翼裂缝具有有限均一导流能力。给出了单相油气流动条件下预测压后生产动态的典型曲线。 3 Raymond & Binder 公式法 园柱形泄油面积中具有有限导流能力的污染井,压裂后在拟稳态下的增产比为: 4数值计算模拟计算方法

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